新型窄線寬光纖激光器與光纖傳感器的研究.pdf

1、隨著光纖光柵技術的不斷發(fā)展，其作為光纖技術的重要器件在光纖傳感和光纖激光器領域有著更為廣泛的應用。基于光纖光柵的光纖傳感器以其靈巧、體積小易于集成和抗電磁干擾等優(yōu)點在小型化、多參量化和集成化方向的現(xiàn)代傳感技術中發(fā)揮著越來越重要的作用。而單縱模窄線寬光纖激光器在相干光通信、長距離光纖傳感、激光雷達以及太赫茲源等領域有著廣闊的應用前景。本文針對幾種特殊結構光纖光柵濾波器進行了詳細的理論分析與實驗研究，并將它們應用于光纖傳感與光纖激光器領域中

2、。采用自制的稀土摻雜光纖與多種腔結構對摻鉺光纖激光器進行深入的理論與實驗研究。取得的主要研究成果與創(chuàng)新點如下:
　　1.采用耦合模理論分析了光纖光柵的光譜特性與濾波特性，利用傳輸矩陣法建立了拉錐型（普通和保偏）啁啾光纖光柵的理論模型，理論與實驗詳細分析了拉錐型（普通和保偏）啁啾光纖光柵的光譜和濾波特性。深入研究了啁啾光纖光柵自身參數(shù)與拉錐參數(shù)對其光譜和濾波特性的影響，同時引入拉錐產(chǎn)生的損耗因子對其模型進行修正。進一步研究了拉錐型保

3、偏啁啾光纖光柵偏振態(tài)對其光譜和濾波特性的影響。
　　2.提出并搭建了一種基于均勻光纖光柵組的二維空間定位傳感系統(tǒng)，利用光纖光柵軸向應力傳感器的原理，將壓力參量轉化為光纖光柵的軸向應力參量，通過觀測光纖光柵諧振波長的變化，實現(xiàn)二維空間的定位。
　　3.提出并搭建了基于保偏拉錐型啁啾光纖光柵與保偏長周期光纖光柵的多參量光纖傳感器。對于保偏拉錐型啁啾光纖光柵，理論與實驗深入研究該光纖光柵不同偏振態(tài)上的透射峰波長以及光柵的透射深度與

4、應力、溫度和扭轉的關系，得到一個應力、溫度和扭轉同時測量的光纖傳感器。對于保偏長周期光纖光柵，實驗研究該光柵不同模式耦合產(chǎn)生的透射峰波長和透射深度以及不同偏振態(tài)上的透射峰波長和透射深度與溫度、折射率和扭轉的關系，得到一個溫度、折射率和扭轉同時測量的光纖傳感器。
　　4.根據(jù)拉錐型啁啾光纖光柵的理論，提出了一種線形腔單縱模窄線寬光纖激光器，詳細分析了可飽和吸收體的工作原理，結合拉錐型啁啾光纖光柵窄帶濾波器和可飽和吸收體共同作用實現(xiàn)單

5、縱模激光輸出，采用洛倫茲擬合得到激光器20dB線寬約為27.7kHz。進一步根據(jù)保偏拉錐型啁啾光纖光柵的理論，提出了一種基于保偏拉錐型光纖光柵濾波器與可飽和吸收體的環(huán)形腔可切換雙波長光纖激光器，實驗實現(xiàn)了兩個波長任意切換的單縱模窄線寬激光輸出。理論和實驗研究了自反饋注入技術的工作原理，提出一種基于高摻雜濃度的摻鉺光纖、拉錐型均勻光纖光柵和自反饋注入環(huán)的單縱模窄線寬DFB光纖激光器，實驗測量有無自反饋注入環(huán)的激光器20dB線寬分別近似為1

6、0.3kHz和52.3kHz。
　　5.理論分析了均勻光纖光柵單腔與多腔（對稱腔與非對稱腔）F-P濾波器的光譜特性和濾波特性，并實驗制作了不同腔長的濾波器進行對比。提出了一種基于保偏均勻光纖光柵非對稱腔F-P濾波器的環(huán)形腔可切換雙波長單縱模窄線寬光纖激光器，洛倫茲擬合單波長激光輸出的3dB線寬分別近似為4.8kHz和4.5kHz。進一步分析了啁啾光纖光柵單腔與多腔F-P濾波器的光譜特性和濾波特性，并實驗制作了不同間隔的啁啾光纖光柵